TWI229148B - Electrochemical preparation of an alkali metal from aqueous solution - Google Patents

Description

1229148

本發明關於一種電化學方法，其乃藉一電化學方法，從 水性溶液_獲得鹼金屬，亦關於進行此一電化學方法之— 電解電池。本發明更關於從水性溶液中再循環鹼金屬之一 電化學方法。 基於本發明之目的，鹼金屬為鋰、鈉及鉀。 鐘為無機化學之一重要的基礎元素並使用於各種應用中 ，例如經電池、有機鋰化合物之製備及加入鋁或鎂中成為 合金。在工業上，藉由在4〇〇至460 °C下氣化鋰及氣化卸之 低共熔混合物之溶融電解作用得到（丨9 9 8年電子釋放，工 業化學阿門兹百科全書第6版）（Ullmann，s EnCyCl〇pedia of Industrial Chemistry, Sixth Edition, 1998 Electronic Release)。此方法具高能量消耗（1^之28 — 32 kWh/kg)。此方法亦具有嚴重的缺點，即僅有無水的氣化 ，可以使用。因此，主要以水性溶液取得的氣化鋰必須以 高能方法處理，以獲得此無水固體。因為氣化鋰為收濕的 ’其乾燥及處理特別昂貴。 、 鋰之有機反應經常產生水性鋰鹽溶液。鋰電池的使用辦 加亦製造含鋰廢料，且此亦可轉換成鋰水性溶液。因為^ ^ S昂貴，甚至是在其鹽類形式下，所以鋰的再循環是有 美國專利第4, 156, 635號及J. F·庫帕等人（J· F Cooper et al· ) 1 995 年之電化學方法（proc. · 1=。= s〇.)第95_11頁、280-290頁描述使用-链 汞齊電極從鋰鹽水性溶液製備鋰之電化學方法。為此，一

第6頁 1229148 五、發明說明（2) 鐘’谷液’特別是氫氧化裡溶液，係使用一汞齊陰極電解。 j形成了鍾汞齊，其在一第二電解電池變成其陽極。藉由 一氣化’封閉劑之助，鋰陰極及汞齊陽極在此被分開來。 在此第二電解電池之電解質為二鹼金屬碘化物（較佳為Li I 及csi ’或Li I及κι)之一兩公分鹽類熔融物，而鋰金屬沉 f在陰極，在沒有質量傳遞的限制下，在此之電流密度係 從1至4仟文培/平方公尺（kA/m2)。此方法中從汞齊再生鋰 中’所達到之電流量僅從81至87%。一特別嚴重的問題是 所獲得的鐘受到汞污染，因為汞擴散經過電解質。 ，在無機化學中是一重要的基礎元素，並使用於製備例 如氨基鈉、醇鈉及氫硼化鈉。在工業上，係以道耳茲方法 (Downs process)，藉由電解熔融的氣化鈉而獲得。此方 法具有高能量消耗大於等於納的1〇 kWh/kg (B chner et al·, Industrielle Anorganische Chemie, 2nd edition’ Verlag Chemie，pp· 22 8 et seq·)。此方法亦 具有嚴重的缺點，即電解電池會被停工時熔融鹽類的固化 所損壞。以道耳茲方法（D〇wns pr〇cess)所獲得的納金屬 亦具有此方法所引起的鈣污染的缺點，並且雖然接下來的 純化降低鈣的殘餘量，但並未完全將之移除。 卸亦疋無機化學中一重要的基礎元素，並使用製備例如 醇卸、氨基卸及合金鉀。現今工業上主要係藉由氣化鉀與 納的反應獲得。此方法首先得到N a κ，然後以蒸館法分餾 而得。藉由從反應區域經常抽取鉀蒸氣，因此將反應平衡 往鉀這一邊移動’可獲得好產量（1998年電子釋放，工業

I圓

1229148 五、發明說明（3) 化學阿門茲百科全書第6版）（Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 6th edition 1998, Electronic Release)。其缺點是此方法係在高溫下（870 °C)操作。除 此之外’最終的鉀包含約1 %的鈉污染，所以仍須要以進一 步的精顧純化。最大的缺點是所使用的納是昂貴的。其原 因是工業上以道耳茲方法（（D〇wns process)所獲得的納， 係藉電解熔融的氣化鈉而獲得，這裏所須要使用的能量至 少為納的10 kWh/kg，相應大約鉀的5.3 kWh/kg(對於1〇〇% 產量）。 專利第1， 子傳導器 當做陰極 專利第1， 電流密度 的過程中 電化學方 對於一段 過一段相 械地不穩 明之一目 、納中的 池，其適 液中再循 英國 體鈉離 極及鈉 ，英國 純度及 在幾天 用以 解電池 是在經 變得機 本發 能消耗 電解電 金屬廢 鋰。 155，927 號（GB 1，155, 927)描述一使用固 ’例如yS-Al2〇3之製程，其以汞齊當做陽 ，從納汞齊中電化學地獲得鈉金屬。然而 1 5 5, 927號並不能得到有關鈉轉換、產物 的結果。當請求專利之溫度範圍達到時， ，所描述的系統進一步變得不穩定。 法製備鹼金屬並具有固體離子傳導器之電 長時間的永久操作經常不合適。原因之一 !長的操作時間之後，此固體離子傳導器 疋° 的係發展一方法，复尤目L、丄 鋁入县 /、不具上述的缺點（高 鈣含量、咼溫度孳、。v ^ 於進耔+—古、 i 另一目的係提供一 f ^ 、。又一目的係可從水性鹼 環驗金屬，特別是從 驗 I庄經廢液中再循環

1229148 五、發明說明（5) 。類’例如甲醇及乙醇，以及碳酸鹽，例如丙浠或碳 於陽極室之形狀及設計同樣不受到限制，只 ^間之壁可抵抗陽極溶液及與陽極室接觸之固體電 之表面部份足以進行此方法，製備得到鹼金屬。 新穎的方法通常係以陽極室中流動的鹼金屬鹽類水 = >谷液來進行，且此陽極係浸入此水性溶液。此溶液之動 ^可以任何所希望的裝置產生，較佳以攪拌設備攪拌以 泵循環。 f入水性溶液之陽極可以是任何市售的陽極材質。適合 的陽極材質之例子為珍貴的金屬，如鉑，或鈦基金屬氧化 物、或者是RuOxTiOx型態之混合氧化物，或其它的石墨、 碳電極或二氧化鉛。 在此一新穎的電解電池中，一種氦氣緊包圍的鹼金屬離 子傳導固體電解質將此陽極空間及陰極空間互相分開。 此離子傳導器較佳滿足下列的條件： 1·在反應溫度下，此離子傳導器具有良妤的鹼金屬離 子傳導性（σ ^0· 00 5 S/cm)。 2 ·此離子傳導器具有可省略的低電子導電性。 基於製備鈉此一目的，可以使用之材質為陶瓷，如 NASICON (Na+超離子傳導器），其組合物係詳述於歐洲專 利第A 0 559 400)及 A· D·勞勃桑（Robertson)、A· R·韋 斯特（West)、A· G·雷秋（Ritchie)之1997年的固態離子 (Solid State I〇nics)第1〇4冊第卜11頁，以及其所引用

第ίο頁 1229148 五、發明說明（6) 之參考資料’特別是在第3頁左側内之中。鈉離子傳導玻 璃’及彿石與長石（feldspars)，亦是合適的。較佳者係 使用鈉-泠"-氧化鋁、鈉—召—氧化鋁或鈉—召/泠”一氧化鋁 〇 當製備鉀時，亦可使用各種材質。可使用陶瓷，如同使 用玻璃一樣。可使用之材質的例子如下：KBi〇3 (τ. N.納 蓋（Nguyen)等人之1993年的化學材料第5冊第1273-1276 頁）、氧化鎵-二氧化鈦-氧化鉀系統（s·尤西卡多 (Yoshikado)等人之1992年的固態離子第53_56冊第754- 762頁）、氧化結-二氧化鈦—氧化鉀系統及KASIC〇N 超 離子傳導器），其組成物係詳述於Μ•列尤昂（Lejeune)等人 之1982年的非晶體固體期刊第51冊第273-276頁。較佳使 用鉀-” -氧化鋁、鉀一万_氧化鋁或鉀—点/点"_氧化鋁， 可分別從鈉_召’’-氧化鋁、鈉―召―氧化鋁及鈉—泠/泠"一氧 化鋁，藉由陽離子交換，開始製備。 當製備鋰時，亦可使用各種材質。特別可使用陶瓷材質 或玻璃。 以下的固體電解質特別適合以此新穎的方法製備鋰： 1· U - y5" - Al2〇3 或 Li- - Al2〇3，其可分別從

Al2〇3及Na -召-AIJ3，藉以鋰離子交換鈉離子製備而 得（0· SchU、T· Widmer、U· Guth 之 1 997 年之離子 第3冊第277-281頁）。 2. NASIC0N陶瓷類之鋰類似物，其係由[M2(p〇4)3]-網狀 結構組成’其中M = Z r、T i、G e、H f。此些鐘類似物

1229148 五、發明說明（7) 具有組成物通式LU2-xAx(P〇4)3 或LiUxM2_xMx(P04)3，其 中M = Zr、Ti、Ge、Hf ; A = Nb、Ta ; In、Sc、Ga、Cr 、A1 (A. D.勞勃桑（Roberts〇n)、A· R·韋斯特 (West)、A· G·雷秋（Ritchie)i1997 年之固態離子 第104冊第1 -11頁及其所引用之參考資料）。 3 LISICONs其具有7疋―Li3P〇4構造及組成物 Li2+2xZn卜xGe04，其中一〇· 36 <χ <+〇87 或匕^^ χΧχ〇4， 其中X = Si、Ge、Ti &Υ = Ρ、ν、Cr (A· D·勞勃桑 (Robertson)、Α· R·韋斯特（West)、Α· G·雷秋 (Ritchie)之1997年之固態離子第104冊第卜丨丨頁及 見所引用之參考資料）。 4. 链離子傳導器’其具有鈣鈦礦構造及組成物通式分 別為 1^。.5士1^。.5+\1^〇3 及LiG 5七LnG.5+xTi03 (A. D·勞勃 桑、A· R·韋斯特、a· G·雷秋之1997年之固態離子 第104冊第卜11頁及其所引用之參考資料Ep_A 〇 835 951)。 5. 硫化物玻璃（R·馬歇爾（Mercier)、j· ρ·蒙加尼 (Malugani)、Β·費茲（Fahys)、G·勞勃（Robert)之 1981年的固態離子第5冊第66 3 —666頁； US-A 4 46 5 746 ; S·撒哈米（Sahami)、S·西耳 (Shea)、J.甘乃迪（j(ennedy)之1985年之電化學學會 期刊（J· Electrochem· Soc.)第132冊第985-986 頁 然而 較佳者為鐘—冷"一氧化銘、裡-召-氧化链及鋰

第12頁 1229148

召/ /3 ” -氧化鋁，在每一個例子中，其可分別從鈉—召"一氧 化鋁、鈉-点-氧化鋁及鈉_点/石”-氧化鋁，藉由陽離子交 換’製備而得。NASICON陶瓷類之鋰類似物亦為較佳者。 本發明亦可提供上文所述之電解電池，其中 (a) 至少一種鹼金屬鹽類為一種鋰鹽或兩種或更多種鐘 鹽製備的一種混合物，並且固體電解質係選自下列 各物：鋰-/3 -氧化鋁 '鋰_召氧化鋁、鋰—泠/厶”— 氧化鋁及NASI CON陶瓷類之鋰類似物或 (b) 至少一種驗金屬鹽類為一種納鹽或由兩種或更多種 納鹽所製備之一種混合物，並且固體電解質係選自 下列各物：鈉-冷-氧化鋁、鈉-召” -氧化鋁、鈉一 召/泠"-氧化鋁及NASI CON陶瓷類或 (c) 至少一種鹼金屬鹽類為一種鉀鹽或兩種或更多種鉀 鹽製備而得之一種混合物，並且固體電解質係選自 下列各物：鉀-/3 -氧化鋁、鉀-” -氧化鋁、鉀一 召/ /3 π-氧化鋁及NASI CON陶瓷類之鉀類似物。 此固體電解質適合具有薄壁形式，然而一端是封閉的抗 壓管件（EP-B 0 424 673 )，其開口藉氦緊包圍及同樣地電 絕緣玻璃的焊接，而施予一電絕緣環於其上 (GB 2 207 545，EP-B 0 482 785 )。此鹼金屬離子傳導固 體電解質之壁厚度通常從0.3至5毫米（mm)，較佳從1至3毫 #(mm) ’並且特別較佳從1至2毫米（mm)。 在較佳具體實施例中，此一端封閉之管件之截面形狀為 15形。然而，其它可能的截面形狀為例如由兩個或更多圓

第13頁 1229148 五、發明說明（9) '"" "" ---— 形面積組合而成之放大表面者。 如上文所述，通常使用的固體電解質為在氦氣測漏試驗 中具有漏氣速率在1〇-9(毫巴·升/秒）（mbar · 1/s)以下者 ，即氦緊包圍至偵測極限。此嚴格的防漏設備是必要的， 因為氧氣及/或大氣中的濕氣必須保持遠離此鹼金屬。再 者，此鹼金屬與水性溶液必須互相隔開，因為水或渴氣與 鹼金屬之間的反應為強放熱反應，其無法確定電解電池的 可靠操作或此新穎方法的可靠執行。 基於本發明之目的，如上文所述，有關於電解質與陽極 至及/或陰極至直接接觸之表面的至少一離子傳導層之組 成物，可以是在此新穎方法中傳導欲製備之鹼金屬離子之 任何化合物，並且是可承受反應條件者。基於本發明之目 的，，反應條件"一詞包括物理條件，例如電解電壓、溫度 或壓力，及化學條件，如反應之ρίΙ或陽極液或陰極液之組 成物。 、 在較佳具體實施例中，本發明提供一種如上文所述之 電解電池，其中有關於此固體電解質與陽極室直接接觸之 表面的至少一離子傳導層為一種高分子電解質（對於鋰： 例如’ L·卡文（Kavan)等人1 99 7年之化學總論（Chem.

Rev·)第97冊第3061 - 3082頁及其所引用之參考資料；對於 納··例如NAFION^ (杜邦公司之離子交換薄膜之商標品， 係由四氟乙烯-全氟乙烯基乙醚共聚物與羧酸基團所製備 而得’描述於 1 99 9 年之Ullmanns Enzyklop^die，Wiley-VCH) ’ 一種陶瓷電解質（Li，Na，κ之鈣鈦礦構造；鋰之

第14頁 1229148 五、發明說明（10) NASICON陶瓷類之LISIC0N或鋰類似物），添入陽極室之水 性溶液之至少一種驗金屬鹽類的鹼金屬離子之化入物 入由兩種或更多種鹼金屬鹽類製備而得之混合物二化合物 在另一較佳具體 之電解電池，其中 面之至少一種離子 與陽極室之水性溶 入陽極室之水性溶 之化合物，或添入 一種混合物之化合 實施例中，本發明提 有關於此固體電解質 傳導層為驗金屬鹽類 液之鹼金屬鹽類之鹼 液之至少一種鹼金屬 由兩種或更多種鹼金 物。 供一種如上文所述 與陰極室接觸之表 ’其中此鹼金屬係 金屬完全相同。添 鹽類之鹼金屬離子 屬離子製備而成之

在一更佳之具體實施例中，本發明提供如上文所述之電 解電池’其中 (a)陽極室之水性溶液之至少一種鹼金屬鹽類為一種鋰 鹽或兩種或更多種此些鹽類之一種混合物，及 (aa)有關於固體電解質與陰極室接觸之鹼金屬鹽類 係選自下列各物：LiOH、LiNH2、LiCl，LiBr、 Lil、LiOR及由兩種或更多種此些鹽類組成之一 種混合物，

(b b )添入鐘離子之化合物，例如，石墨、q l i、

LiCo02、LiNi02、LiMn024此些化合物之一種混 合物，或 (b)陽極室之水性溶液之至少一種鹼金屬鹽類為一種鈉 鹽或兩種或更多種此些鹽類所組成之一種混合物，

第15頁 1229148 五、發明說明（11) 及 (aa)有關於固體電解質與陰極室接觸之表面鹼金屬 鹽類係選自下列各物：Na〇H、NaNH2、NaCl、 NaBr、Nal、NaOR及由兩種或更多種此些鹽類組 成之一種混合物， (bb)添入鈉離子之化合物，例如，石墨、CsNa或此 些化合物之一種混合物，或 (c)陽極室之水性溶液之至少一種鹼金屬鹽類為一種鉀 鹽或由兩種或更多種此些鹽類所組成之一種混合物 ，及 (aa)有關於固體電解質與陰極室接觸之表面之鹼金 屬鹽類係選自下列各物·· K〇Ii、KNH2、KC1、KBr 、ΚΙ、K0R及由兩種或更多種此些鹽類所組成之 一種混合物， (bb)添入鉀離子之化合物為石墨、或此些化合物 之一種混合物， 其中R為具有1至5個碳原子之直鏈狀或支鏈狀烷基。 基於此一新穎方法之目的，習知任何適合的方法可用以 將驗金屬鹽M0H、MNH2、MCI、MBr、MI或M0R施予至固體電 解質，其中Μ為Li、Na或K。在較佳具體實施例中，此些鹽 類係以熔融物、水性溶液或乙醇溶液之形式施予至固體 解質。 本發明亦提供一種上文所述之製程，其中與陰極室接觸 之固體電解質表面之部份係經調節作用，並且用於此調節

1229148 五、發明說明（14) 之較佳具體實施例中，陰極係由鋼製成。 本發明亦提供上文所述之電解電池，其中陰極為鋼陰極 ’並藉由一液體電解質與此固體電解質隔開。 適合的鋼材包括不銹鋼 '奥氏體鋼及非合金鋼。較佳的 奥氏體鋼包括具有DIN材料編號1· 4541及1· 457 1之鋼材， 且較佳的非合金鋼包括具有DIN材料編號1.0305及1.0346 之鋼材。此新穎電解電池之一特別較佳之具體實施例使用 非合金鋼。 在一更佳之具體實施例中，陰極為一已構建在固體電解 管中之桿體。此桿體之構建方式係較佳使得固體電解質與 桿體之間具有1至6毫米之間隙。 在此新穎電池中之陰極當然可以是任何形狀。例如，其 可以是一管體、一線柵極或一延伸之金屬板。 在此新穎方法中，鹼金屬係在固體陰極上製造出來。在 較佳具體實施例中在液體電解質中，金屬爬上桿狀的陰極 ，並可被取出當做一純金屬相。 所選擇的液體電解質可對抗鹼金屬係適當的。較佳使用 電解反應期間不會消耗的一液體電解質。在一特別較佳的 具體實施例中，一電解質金屬可使用做為液體電解質。 在一較佳具體實施例中，本發明因此提供一種上述的電 解電池，其中此液體電解質為一電解質金屬。 據此，鹼金屬係使用此新穎電解電池製備出來，各種電 解質熔融物被使用做為液體電解質係適當的。當製備鐘時 ，此新穎的電解電池較佳使用一Li OH熔融物，當製備納時

1229148 五、發明說明（15) 合^佳使魏0請融物、議2炼融物或此㈣融物之混 本發明因此提供一種如上述之電解電池，其中 液之至少—種驗金屬鹽類係為-種 種或更多種此些鹽類所組成之-混合物 ，及此電解質熔融物為_Li0H熔融 (b)陽極室之水性溶液之至少一 〆 納鹽或是兩種或更多種此此類係為：種 Ώ ^2鹽類所組成之一混合物 ，及：電解質溶融物係選自下列各物熔融物 m此些熔融物之混合物，或 液之至少—種驗金屬鹽類為-種鉀 些鹽類之-混合物，及此電解 及此些熔融物之混=侧融物、麗2溶融物 係二 具體實施例中，此些溶融物或其混合物 用之電解^ ^彳用。在一特別較佳具體實施例中，所使 = =物包含混合物及特別較佳是無水混合物， 中，較佳者為低共溶混合物。 液體電解質當鈇可與—式#史、立α 例子包括較低熔點的添加物 ：：添：：：合物。其 或此新賴方法。較佳加入且發明之電解電池之用途 -，係選自下列L:ui、、=rLl:::並且為製備 種此些化合物所組成之混合 ▲ 3 或更多 ^ 亚為製備鈉，係選自下列 ΗϋΠΗ 1229148

五、發明說明〇6) ^----- 2 :NaI、NaBr、Na2C〇3及由兩種或更多種此些化合物所 〇成之混合物，以及為製備鉀，係選自下列各物ΜΠ、 。r、KJO3及由兩種或更多種此些化合物所組成之混合物 本發明亦挺供一種如上述之化學反應，其中至少一種驗

第21頁 性叟類之水性溶液係從鹼金屬鹽類廢液中所獲致。 例如’具有鋰之有機反應製造相當量水性溶液之齒化 :各種裡鹽之水性溶液亦是可能的，如鹵化鋰、疏峻鐘鐘 續酸鋰或有機酸之鋰鹽，係欲被利用，例如從鏢離子電、 中溶解出來。此類型之鋰鹽溶液之另一種可能的利 〆也 ^ ^ 用方式 ”硬洛解用於電池中之電解質及電極，例如藉由鹽 在一較佳具體實施例中，鋰廢液係藉由例如毁類 成水性的氣化鋰溶液。 化

Claims (1)

1229148

六、申請專利範圍 1. 一種用於製備驗金屬之電解電池，真包括包含至少 種鹼金屬鹽類之水性溶液及浸入該溶液之陽極之陽極室 由即將被製備之鹼金屬組成之陰極室及固體電解質，其將 該陽極室與該陰極室隔開，其中該固體電解質表面與該陽 極室接觸之部份及/或該陰極室接觸之該固體電解質之表 面部份更具有至少一離子傳導層。 2 .如申請專利範圍第1項之電解電池，其中 (a) 該至少一種驗金屬鹽類為經鹽或由兩種或更多種此 些鹽類所組成之一種混合物，及該固體電解質係選 自下列各物：鋰-点-氧化鋁、鋰-f -氧化鋁、鋰-/5 / /5 π -氧化鋁、NAS I CON陶瓷類之鋰類似物、 LISICON及具有鈣鈦礦構造之鋰-離子導體，或 (b) 該至少一種驗金屬鹽類為納鹽或由兩種或更多種此 等鹽類組成之一種混合物，及該固體電解質係選自 納 下列各物：鈉-/5 -氧化鋁、鈉-/5 π -氧化鋁 c /3 / /5 π -氧化鋁及NASI CON陶瓷類，或 該至少一種驗金屬鹽類為舒鹽或由兩種或更多種此 等鹽製組成之一種混合物，及該固體電解質係選自 下列各物：鉀-/5 -氧化鋁、鉀-/3 π -氧化鋁、鉀-召/ /5 π -氧化鋁及N AS I CO Ν陶瓷類之鉀類似物。 3 .如申請專利範圍第1項之電解電池，其中有關於與該 陽極室接觸之該固體電解質之該表面之該至少一離子傳導 層為高分子電解質、陶瓷電解質、添入該至少一種鹼金屬 鹽類之該鹼金屬離子或由兩種或更多種此些鹽類所組成之

O:\65\65730-920429.ptc 第23頁 1229148 _案號89116157_年月曰 修正__ 六、申請專利範圍 一種混合物之化合物。 4 .如申請專利範圍第1項之電解電池，其中有關於與該 陰極室接觸之該固體電解質之該表面之該至少一離子傳導 層係為一種驗金屬鹽類，其中該驗金屬係為與該水性溶液 中之鹼金屬完全相同、添入該水性溶液中至少一種鹼金屬 鹽類之該鹼金屬離子，或由兩種或更多種此等鹽類所組成 之一種混合物之化合物。 5 .如申請專利範圍第4項之電解電池，其中 (a)該至少一種驗金屬鹽類為裡鹽或由兩種或更多種此 等鹽類所組成之一種混合物，及 (aa)有關於與該陰極室接觸之該固體電解質之該表 面之該鹼金屬鹽類係選自下列各物：L i Ο Η、 LiNH2、LiCl ，LiBr、LiI、LiOR 及由兩種或更 多種此等鹽類組成之一種混合物， (b b )添入鋰離子之該化合物為石墨、C6 L i或此些化 合物之一種混合物，或 (b )該至少一種驗金屬鹽類為納鹽或由兩種或更多種此 等鹽類所組成之一種混合物，及 (a a)有關於與該陰極室接觸之該固體電解質之該表 面之該鹼金屬鹽類係選自下列各物：N a Ο Η、 NaNH2、NaCl 、NaBr、NaI 、NaOR 及由兩種或更 多種此等化合物所組成之一種混合物， (b b )添入鈉離子之該化合物為石墨、C8 N a或此等化 合物之一種混合物，或

O:\65\65730-920429.ptc 第24頁 1229148 _案號 89116157_年月日___ 六、申請專利範圍 (c)該至少一驗金屬鹽類為鉀鹽或由兩種或更多種此等 鹽類所組成之一種混合物，及 (a a)有關於與該陰極室接觸之該固體電解質之該表 面之該鹼金屬鹽類係選自下列各物·· KOH、KNH2 、KC1 、KBr、KI、KOR及由兩種或更多種此些鹽 類所組成之一種混合物， (b b )添入鉀離子之該化合物為石墨、C8 K或此些化合 物之一種混合物， 其中R為具有1至5個碳原子之直鏈狀或支鏈狀烷基。 6. 如申請專利範圍第5項中之電解電池，其中 (a) 該至少一種鹼金屬鹽類為鋰鹽或由兩種或更多種此 等鹽類所組成之一種混合物，及該陰極係由鋰組成 ，或 (b) 該至少一種驗金屬鹽類為納鹽或由兩種或更多種此 等鹽類所組成之一種混合物，及該陰極係由鈉組成 ，或 (c) 該至少一種驗金屬鹽類為钟鹽或由兩種或更多種此 等鹽類所組成之一種混合物，及該陰極係由鉀組 成。 7. 如申請專利範圍第6項之電解電池，其中該陰極為鋼 陰極，並藉由液體電解質，較佳為電解質熔融物，與該固 體電解質隔開。 8. 如申請專利範圍第7項之電解電池，其中 (a)該至少一種鹼金屬鹽類為鋰鹽或由兩種或更多種此

O:\65\65730-920429.ptc 第25頁 1229148 _案號89116157_年月日_«__ 六、申請專利範圍 等鹽類所組成之一種混合物，及該電解質熔融物為 L i Ο Η熔融物，或 (b) 該至少一種驗金屬鹽類為納鹽或由兩種或更多種 此等鹽類所組成之一種混合物，及該電解質熔融物 係選自下列各物：N a Ο Η熔融物、N a N H2熔融物及此等 熔融物之一種混合物，或 (c) 該至少一種鹼金屬鹽類為鉀鹽或由兩種或更多種此 等鹽類所組成之一種混合物，及該電解質熔融物係 選自下列各物：KOH熔融物、KNH2熔融物及此等熔融 物之一種混合物。 9 . 一種從水性溶液製備驗金屬之方法，其中該水性溶液 包括該鹼金屬之至少一種鹽類，該方法包含於電解電池中 進行電解之步驟，該電解電池包括陽極室，其係含有至少 一種鹼金屬鹽類之水性溶液及浸入該溶液中之陽極，陰極 室，其係由即將被製備之鹼金屬組成，及固體電解質，其 將該陽極室與該陰極室隔開，其中該固體電解質表面與該 陽極室接觸之部份及/或該陰極室接觸之該固體電解質之 表面部份更具有至少一離子傳導層，因而該方法係於下列 狀況下進行： —利用於陽極室中流動的鹼金屬水溶液， 一利用陽極室中的溫度儘可能的高，因而陽極室之溫 度極限係藉所使用鹼金屬鹽之水溶液的沸點所決定，且 一利用陰極室的溫度儘可能的高，因而所選擇之反應 壓力及反應溫度使作為陰極之鹼金屬為液體。

O:\65\65730-920429.ptc 第26頁 1229148

O:\65\65730-920429.ptc 第27頁